基于复合势垒层的凹槽二次外延p型栅常关型GaN基HEMT研究
批准号:
61874131
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
周宇
依托单位:
学科分类:
F0404.半导体电子器件与集成
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘建勋、高宏伟、黄应南、孙秀建、戴淑君、何俊蕾、钟耀宗、苏帅
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中文摘要
基于p型栅的常关型GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)具有独特优势和重要应用前景。常规方法采用基于单势垒层的异质结构,通过干法刻蚀形成p型栅,难以实现器件常关性能与导通特性的同时优化。在前期工作基础上,本项目提出基于双Al组分复合势垒层的新型异质结构,采用自主研发的含氧等离子体刻蚀自终止技术,实现凹槽栅的可控制备,进一步通过整面二次外延生长p型层与非栅极区域p型层的选择性刻蚀相结合的方案,构筑兼具高关态性能、高导通特性的器件结构,研制高性能常关型HEMT。具体围绕复合势垒层中的极化与能带结构调控、凹槽区域p型层二次外延生长动力学、Mg掺杂及缺陷/界面态与器件性能的关联规律等关键科学问题,重点研究复合势垒层的异质结构设计与生长、高质量p型栅的凹槽二次外延及其对器件性能的影响机制等,目标实现兼具高阈值电压、大栅压摆幅、低导通电阻、及优良动态特性的常关型GaN基HEMT。
英文摘要
GaN-based normally-off high-electron-mobility transistor (HEMT) with a p-type gate has emerged as a promising candidate for applications in power electronics. However, it is challenging to achieve a high threshold voltage and a low on-resistance simultaneously with a conventional method, in which a single AlGaN barrier is used in the heterostructure and the p-GaN gate is formed by dry etching. On the basis of our previous work, we propose a novel heterostructure with double AlGaN barriers combined with a precise and uniform fabrication of recessed gates through a self-terminated etching process. Furthermore, p-GaN planar regrowth followed by a selective etching of the non-gate region p-GaN will be adopted for the construction of high-performance normally-off HEMTs. This project will focus on the design and growth of the composite heterostructure with an engineered control of polarization and band structure, the regrowth dynamics of p-GaN layer in the recessed region, and their influences on the device performance. The goal of this project is to develop high-performance normally-off GaN-based HEMTs featuring a high threshold voltage, a large gate swing, a low on-resistance, and great dynamic characteristics.
基于p型栅的常关型GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)具有独特优势和重要应用前景。常规方法采用基于单势垒层的异质结构,通过干法刻蚀形成p型栅,难以实现器件常关性能与导通特性的同时优化。在前期工作基础上,本项目采用自主研发的含氧等离子体刻蚀自终止技术,实现了凹槽栅的可控制备,进一步通过整面二次外延生长p型层与非栅极区域p型层的选择性刻蚀相结合的方案,构筑兼具高关态性能、高导通特性的器件结构,最终研制出高性能常关型HEMT,器件阈值电压达到1.7 V @ 10 μA/mm,开关比达到5E10,器件导通电阻达到8.5 Ω∙mm,动态电阻达到1.5。此外,项目创新采用复合势垒层外延结构,通过MOCVD热分解技术,实现了栅极凹槽结构的可靠制备,成功制备MIS-HEMT,器件栅极界面态密度低至~1E11 eV-1·cm-2.. 本项目具体围绕复合势垒层中的极化与能带结构调控、凹槽区域p型层二次外延生长动力学、Mg掺杂及缺陷/界面态与器件性能的关联规律等关键科学问题,重点研究了复合势垒层的异质结构设计与生长、高质量p型栅的凹槽二次外延及其对器件性能的影响机制等,最终实现研制兼具高阈值电压、大栅压摆幅、低导通电阻、及优良动态特性的常关型GaN基HEMT的目标。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Determination of carbon-related trap energy level in (Al)GaN buffers for high electron mobility transistors through a room-temperature approach
通过室温方法确定高电子迁移率晶体管的 (Al)GaN 缓冲器中与碳相关的陷阱能级
DOI:10.1063/5.0031029
发表时间:2020-12-28
期刊:APPLIED PHYSICS LETTERS
影响因子:4
作者:Chen, Xin;Zhong, Yaozong;Yang, Hui
通讯作者:Yang, Hui
Influence of Mg doping level at the initial growth stage on the gate reliability of p-GaN gate HEMTs
生长初期Mg掺杂水平对p-GaN栅极HEMT栅极可靠性的影响
DOI:10.1088/1361-6463/ac761b
发表时间:2022-06
期刊:Journal of Physics D: Applied Physics
影响因子:--
作者:Yijin Guo;Haodong Wang;Xin Chen;Hongwei Gao;Fangqing Li;Yaozong Zhong;Yu Zhou;Qian Li;Wenbo Li;Qian Sun;Hui Yang
通讯作者:Hui Yang
A p-GaN-Gated Hybrid Anode Lateral Diode with a Thicker AlGaN Barrier Layer
具有较厚 AlGaN 势垒层的 p-GaN 栅极混合阳极横向二极管
DOI:10.1002/pssa.201900781
发表时间:2020
期刊:Phys. Status Solidi A
影响因子:--
作者:Shuai Su;Yaozong Zhong;Yu Zhou;Hongwei Gao;Xiaoning Zhan;Xin Chen;Xiaolu Guo;Qian Sun;Zihui Zhang;Wengang Bi;Hui Yang
通讯作者:Hui Yang
DOI:10.35848/1882-0786/ac279c
发表时间:2021-09
期刊:Applied Physics Express
影响因子:2.3
作者:Xin Chen;Y. Zhong;Xiaolu Guo;Shumeng Yan;Yu Zhou;Shuai Su;Hongwei Gao;Xiaoning Zhan;Zihui Zhang;W. Bi;Qian Sun;Hui Yang
通讯作者:Xin Chen;Y. Zhong;Xiaolu Guo;Shumeng Yan;Yu Zhou;Shuai Su;Hongwei Gao;Xiaoning Zhan;Zihui Zhang;W. Bi;Qian Sun;Hui Yang
Recovery of p-GaN surface damage induced by dry etching for the formation of p-type Ohmic contact
恢复干法刻蚀引起的 p-GaN 表面损伤以形成 p 型欧姆接触
DOI:10.7567/1882-0786/ab13d7
发表时间:2019-05-01
期刊:APPLIED PHYSICS EXPRESS
影响因子:2.3
作者:He, Junlei;Zhong, Yaozong;Yang, Hui
通讯作者:Yang, Hui
硅衬底上基于超薄AlInN势垒层的HEMT外延生长研究
- 批准号:61404156
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:24.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:周宇
- 依托单位:
国内基金
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